Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

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Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no diagnóstico de Doenças Infecciosas: Digestão de DNA / Clonagem / Genotecas IMT-2003; Aula 03 Paulo Cotrim, Mç/2018

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Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no diagnóstico de Doenças Infecciosas: Digestão de DNA / Clonagem / Genotecas

IMT-2003; Aula 03

Paulo Cotrim, Mç/2018

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Princípios básicos de Biologia Molecular

GENE GENOTECA

SEQÜÊNCIA DE NUCLEOTÍDEOS SONDA DE DNA

PEPTÍDEO SINTÉTICO OLIGONUCLEOTÍDEO

ANTICORPOS MONOCLONAIS SEQÜÊNCIA DE AMINOÁCIDOS

PROTEÍNA

Como já foi bastante comentado, os métodos de biologia molecular dependem do (e foram

desenvolvidos com base no) entendimento das propriedades das moléculas biológicas

Princípios básicos de Biologia Molecular

Page 3: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Cromossomo – gene – DNA – RNA - Proteína

promotor gene

Op. AUG

O.T.

DNA

mRNA

S.T.

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Pós - genômica

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Genômica identificação e sequenciamento de genes

Proteômica identificação e sequenciamento de proteínas

Transcriptômica produtos de transcrição / fase de desenvolvimento

Metabolômica estudo de produtos metabólicos em sistemas biológicos

Fármaco-genômica interação genética indivídual em resposta a 1 droga

Toxigenômica susceptibilidade individual de um composto

Regulômica estudo ‘instruções’ bioquímicas envolvidas em uma célula

Peptidômica estudo de peptídeos (hormonios, venenos, citoquinas, etc)

Degradômica identificar proteases e substratos alvos terapeuticos

Fisiômica funções fisiológicas de uma organismo vivo

Nutrigenômica nutrição especifica de acordo com o genoma...

Epigenômica funciona/o do genoma como um todo (genotipo / fenotipo)

Pós - genômica

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Pós – genômica :ProteômicaBio informática

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Pode gerar informações importantes sobre:

Quais proteínas são expressas.

Níveis de expressão dessas proteínas.

Modificações pós-traducionais - fosforilação / glicosilação / etc.

Respostas expressas pelas células em diferentes situações ou tratamentos.

Diferenças moleculares entre linhagens celulares.

Interação gênica.

Proteômica

Necessidade de investigar o controle da expressão

gênica e seus impactos no metabolismo celular

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Análise de proteínas por Espectrometria de Massas (MALDI-ToF)

Proteômica

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Bio - informática

• Junção da ciência computacional com Bio-Mol. Utiliza

conhecimentos da física, biologia, química,

informática, ciência da computação e matemática.

• É também chamada de Biologia “in Silico”

• Buscando tratar os dados, desenvolve softwares para:

- Identificar genes

- Prever a configuração tridimensional de proteínas

- Organizar e relacionar informação biológica

- Agrupar sequências homólogas

- Montar árvores filogenéticas

- Analisar experimentos de expressão gênica

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NCBI Website

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Software BLAST basic local alignment search tool

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GENE

PROTEÍNA

Padrão de Digestão : RFLP

Seq. de Nucleotídeos : Genotipagem

PCR :

Hibridização : Southern, Northern, Dot-Blot

Síntese de Peptídeos

Expressão Gênica : Análise funcional

Proteoma :

mas como conseguir esses dados ????

Tecnologia do DNA Recombinante -

Ferramentas Biotecnológicas - enzimas; vetores,

Fontes de DNA - genotecas; DNA sintético

Seleção de um clone - varredura (screening)

Expressão do produto gênico -

Aplicações da Engenharia Genética - em terapia e diagnóstico médico

Questões de Segurança e Ética -

O Futuro da Biotecnologia ...............

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Definição de clonagem molecular: A clonagem molecular é o processo de construção de moléculas de DNA recombinante e da sua propagação em hospedeiros apropriados que possibilitam a seleção do DNA recombinante.

Esta tecnologia permite estudar os genes e os seus produtos, obter organismos transgênicos e realizar terapia gênica.

Expressões utilizadas com o mesmo significado:

clonagem molecular

engenharia genética

manipulação gênica

clonagem gênica

tecnologia do DNA recombinante

modificação genética

Clonagem molecular: DEFINIÇÃO

Page 14: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

1- Sistemas de Restrição e de Modificação (Enzimas

de Restrição, Ligase, Polimerases, etc)

2- Vetores de Clonagem

3- Métodos de transformação de células eucarióticas e

procarióticas

Clonagem molecular: VIABILIZAÇÃO

descobertas e desenvolvimentos importantes para viabilizar o processo de clonagem molecular

G e n o t e c a

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EcoRI Significado Descrição

E Escherichia Gênero

co coli Espécie

R RY13 Cepa

I 1ª identificadaOrdem de

identificação

EcoRV5‘ GATATC

3‘ CTATAG

5'---GAT ATC---3'

3'---CTA TAG---5'

EcoP15 I5'CAGCAGN25NN

3'GTC GTCN25NN

5'---CAG CAG N25NN ---3'

3'---GTC GTC N25 NN---5'

Sau3A5'GATC

3'CTAG

5'--- GATC---3'

3'---CTAG ---5'

http://rebase.neb.com/rebase/rebase.html

1 - Genoteca: genômica – Enzimas de restrição

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1 -

Gen

ote

ca:

gen

ôm

ica

-E

nz.

res

triç

ão

Page 17: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

1- Sistemas de Restrição e de Modificação (Enzimas

de Restrição, Ligase, Polimerases, etc)

2- Vetores de Clonagem ????????

3- Métodos de transformação de células eucarióticas e

procarióticas

Clonagem molecular: VIABILIZAÇÃO

descobertas e desenvolvimentos importantes para viabilizar o processo de clonagem molecular

Page 18: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

BIOLÓGICO -

qualquer ser vivo que transmite doenças;

meio de transporte de doenças, ou de componente bológico.

O que é um vetor ???????????

Vetores Sticker Bomber

FÍSICA –

representação matemática de uma grandeza vetorial

grandezas que para serem completamente definidas

necessitam de especificação de seu módulo, direção e

sentido – deslocamento, velocidade, força, etc....

bacteriofago

Page 19: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Os plasmídeos ou plasmídios

são moléculas circulares duplas

de DNA capazes de se

reproduzir independentemente

do DNA cromossómico

vetor plasmídio

Page 20: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

1- Sistemas de Restrição e de Modificação (Enzimas

de Restrição, Ligase, Polimerases, etc)

2- Vetores de Clonagem

3- Métodos de transformação de células eucarióticas e

procarióticas ????????

Clonagem molecular: VIABILIZAÇÃO

descobertas e desenvolvimentos importantes para viabilizar o processo de clonagem molecular

Page 21: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Frederick Griffith, 1928

A descoberta do ‘princípio transformante’ em bactérias

www.educacaopublica.rj.gov.br

/oficinas/biologia/experimentos

1/animacoes/a_experiencia_de

_griffith.html

Page 22: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

A recombinação gênica em bactérias

transdução

conjugação

transformação

Page 23: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Etapas na construção de uma Genoteca

plasmídio

Plasmídeos: moléculas

de DNA circular capazes

de reprodução

independente do DNA

bacteriano

Page 24: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

E pra que tudo isso ?????

GENE

PROTEÍNA

Padrão de Digestão : RFLP

Seq. de Nucleotídeos : Genotipagem

PCR :

Hibridização : Southern, Northern, Dot-Blot

Tecnologia do DNA Recombinante - CLONAGEM

Ferramentas Biotecnológicas - enzimas; vetores,

Fontes de DNA - genotecas; DNA sintético

Seleção de um clone - varredura (screening)

Expressão do produto gênico -

Aplicações da Engenharia Genética - em terapia e diagnóstico médico

Questões de Segurança e Ética -

O Futuro da Engenharia Genética -

Expressão Gênica : Análise funcional

Proteoma :

Informação sobre um gene ou sobre um

produto gênico

Page 25: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Padrão de Digestão : RFLP

GENE

PROTEÍNA

Padrão de Digestão : RFLP

Seq. de Nucleotídeos : Genotipagem

PCR :

Hibridização : Southern, Northern, Dot-Blot

Expressão Gênica : Análise funcional

Proteoma :

Page 26: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Separação de moléculas de DNA e RNA por tamanho

Qdo submetidas a um campo elétrico em material poroso

DNA é carregada ( - ) e

migra para o polo +

AGAROSE

POLIACRILAMIDA > poder de resolução

PULSED – FIELD agarose Gel (CHEF)

Moléculas Longas (cromossomos)

Clamped Homogeneous Electrical Field

Page 27: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Gel de Agarose

Separação de moléculas de DNA e RNA por tamanho

Page 28: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Padrão de Digestão : RFLP Restricted

Fragment

Length

Polymorphism

Page 29: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Padrão de Digestão : RFLP Restricted

Fragment

Length

Polymorphism

12 218 Kb

Kb

11

9

4,5

3,5

2

Mapa genômico –

Sequência de nucleotídeos

Page 30: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Padrão de Digestão : RFLP

Teste de paternidade

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V A B C D E a b c d

2.2

2.0

4.4

6.7

9.3

23.1

0.6

PTR1 DHFR-TS DHFR-TS

2.2

2.0

4.4

6.7

9.3

23.1

0.6

MWMW

a b A B

cL HYG

PTR 1

DHFR-TS

PT

R 1

cL H

YG

cL H

YG

DH

FR

-TS

Padrão de Digestão - Sal I

PCR MultiPlex

MAPA GENÉTICO

Análise de clones de Leishmania isolados a partir da seleção com MTX

Page 32: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

E pra que tudo isso ?????

GENE

PROTEÍNA

Padrão de Digestão : RFLP

Seq. de Nucleotídeos : Genotipagem

PCR :

Hibridização : Southern, Northern, Dot-Blot

Expressão Gênica : Análise funcional

Proteoma :

Page 33: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Sequência de Nucleotídeos : Genotipagem

‘fingerprint’ – impressão digital

A genotipagem é o processo pelo qual identificamos cada polimorfismo de

interesse para um determinado número de animais, espécies, cepas, etc.

Permite saber se uma espécie tem um maior grau de resistência, ou

propensão a manifestar uma determinada característica.

Page 34: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Sequenciamento de nucleotídeos

DIDEOXINUCLEOTÍDEO

Frederick Sanger PNQ 58 e 80

Page 35: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Frederick Sanger PNQ 58 e 80

Sequenciamento de nucleotídeos

DIDEOXINUCLEOTÍDEO

1 ddGTP : 100 dGTP

Page 36: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Sequência de Nucleotídeos : Genotipagem

Page 37: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Comparação das sequências de nucleotídeos da mesma proteína em 3 diferentes espécies

Page 38: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Comparação das sequências de aminoácidos da mesma proteína em diferentes de Leishmania spp.

PR

P1

MR

PA

(P

GP

A)

Page 39: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

intervalo ?????

Page 40: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

E pra que tudo isso ?????

GENE

PROTEÍNA

Padrão de Digestão : RFLP

Seq. de Nucleotídeos : Genotipagem

PCR :

Hibridização : Southern, Northern, Dot-Blot

Expressão Gênica : Análise funcional

Proteoma :

Page 41: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

DNA

mRNA

Proteína

Direção da transcrição RNA DNARNA

polimerase

0.25m

M E T

Polirribossomo

Ribossomo

mRNA

Direção de tradução

TRANSCRIÇÃO

TRADUÇÃO

REPLICAÇÃO

Conceitos básicos degenética clássica

Proposto por sir Francis Crick

em 1958 na tentativa de

relacionar o DNA, o RNA e

proteínas.

O Dogma Central da

Biologia Molecular

O DNA pode se replicar e dar origem a novas

moléculas de DNA, pode ainda ser transcrito em

RNA, e este por sua vez traduz o código genético

em proteínas

Page 42: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Replicação do DNA

5’ 5’ 5’

3’

3’

Fita

complementar

Fita

líder

RNA

primer

DNA

nucleotídeos

SEMI - CONSERVATIVA - 5’ 3’

NECESSITA :

INICIADOR

MODELO

NUCLEOTÍDEOS

ENZIMAS

helicase

SSB

primase ou RNA pol.

ribonuclease H

ligase

DNA polimerase III

Page 43: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

PCR - Reação em cadeia da Polimerase Polymerase

Chain

Reaction

Page 44: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

DNA original

+ iniciadores

+dNTPs

+DNA PolimeraseDenaturação

e Síntese

Etc....

Etc.... Etc....

Reação em cadeia

da Polimerase

Kary B. Mullis PNQ 93

PCRanimação

reação em cadeia

Denaturação

e Síntese

Denaturação

e Síntese

Page 45: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

PCR - Reação em cadeia da Polimerase

M - Lm La Lb Lc M

3000

2000

1000

600

500

bp

NH2 COOH

NBD1RNBD1F

Fragmento de 618 pb

5´ 3´

Identificação de ortólogos do transportador ABC PRP1 em Leishmania spp.

NBD1F

NBD1R

Page 46: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

E pra que tudo isso ?????

GENE

PROTEÍNA

Padrão de Digestão : RFLP

Seq. de Nucleotídeos : Genotipagem

PCR :

Hibridização : Southern, Northern, Dot-Blot

Expressão Gênica : Análise funcional

Proteoma :

5’

5’

5

5’

5’ 5’

5’

5’

5’

5’

3’

3’3’

3’3’

3’

3’

3’

3’

3’

70°C

80°C

85°C90°C

Identificar uma moléculaespecífica de DNA

Page 47: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Hibridização de uma molécula específica de DNA

Capacidade do DNA denaturado de reanelar

Formação de moléculas híbridas, quando DNAs homólogos

e denaturados de duas fontes diferentes são colocados sob

condições de temperatura e força iônica apropriadas

Propriedade físicas e químicas do DNA:

- Viscosidade

- Sedimentação em Gradiente de CsCl (+ CG, + denso)

- Denaturação: Química - pH< 4 ou >11 ( NaOH )

Física - Tm ( proporcional ao CG )

5’

5’

5

5’

5’ 5’

5’

5’

5’

5’

3’

3’3’

3’3’

3’

3’

3’

3’

3’

70°C

80°C

85°C90°C

H

I

B

R

I

D

I

Z

A

Ç

Ã

O

Page 48: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Hibridização identificando uma molécula específica de DNA

Hibridização é o processo de pareamento entre dois

polinucleotídeos simples fita e complementares

SONDA

2. estar marcada

• P32

• Fluorescência

1. ser capaz de se

ligar a uma

molécula com seq.

complementar

• frag/o. purificado

sintético

Page 49: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Hibridização southern – northern blot

Hibridização de

uma molécula

de ac nucleico

livre em outra

molécula

aderida a um

papel de filtro

SONDA

dna rna

Page 50: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

E pra que tudo isso ?????

GENE

PROTEÍNA

Padrão de Digestão : RFLP

Seq. de Nucleotídeos : Genotipagem

PCR :

Hibridização : Southern, Northern, Dot-Blot

Expressão Gênica : Análise funcional

Proteoma :

Page 51: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Métodos de clonagem molecular

Tipos: genômica - enzimas de restrição, seringa, DNAse

c-DNA - genes de uma fase evolutiva específica

Vetores: bacteriófagos, plasmídios, cosmídios, etc.

Construção Genoteca - vetores de substituição,

inserção,

expressão.

1

2

3

4 Seleção dos Clones : P32 (radioativo),

XGal + IPTG (químico),

AC (imunológico)

Page 52: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Etapas na construção de uma Genoteca

construção de uma genoteca

Page 53: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Con

stru

ção

de u

ma

geno

teca

de

expr

ess

ão (

genô

mic

a ou

de c

-DN

A)

“Chagas Disease” Wendel e cols. (eds.) - 1992; Cap.10.2.4.

‘T.cruzi recombinant antigens for serodiagnosis.’ pp.207 - 218

DNAgenômico

Digestão com DNAseI

RNAm deT.cruzi

Síntesedo DNAc

lac z

empacotamento

ligação

fagosrecombinantes

DNA gt11

Reparo e adiçãodos adaptadores

( EcoRI )

(EcoRI)

Page 54: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Regulação da Expressão Gênica

Regulação do operon da lactose (operon lac)

Dobramento

do

Polipeptídeo

Proteína

Repressora

DNA

RNAm

RNA PolimeraseGenes estruturais

Meio de Cultura( IPTG )

Page 55: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Seleção Química de clones recombinantes

EcoRI

gt11

recomb.

transcrição

traduçãoDNA

Gal

prot.em fusão

X-Gal

lac +

lac -

ATIVIDADE ENZIMÁTICA

SEM ATIVIDADE ENZIMÁTICA

IPTG + X-Gal

Produto azul

Page 56: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Seleção de clones recombinantes

genoma

digestão

com E.R.

DNA do

vetor

extração

digestão

com E.R.

DNA recombinante

ligação

infecção bacteriana

lise placa de lise

Tapete

bacteriano

placa contendo o clone

G E N O T E C A

filtro denitrcelulose

sondaradioativa

sacoplástico

filme

autoradiograma

cloneselecionado

PROPAGAÇÃO

infecção em

meio líquido

Page 57: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Seleção Imunológica de clones recombinantes

Page 58: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Imunoseleção de fagos recombinantes

Reação Primária -- ligação dos grupos reativos da molécula antigênica com um dos

dois sítios de combinação da molécula de anticorpo.

Reação Secundária -- visualização direta ou com auxílio de lupas da precipitação ou da

aglutinação.

Reação Terciária -- expressão biológica da interação Ag-AC.

antígeno

lavag

em

anticorpo

E E

anti-IgG marcada

lavag

em

lavag

em E E

substrato cromogênico

teste imunoenzimático - ELISA ( Enzyme-Linked Immunosorbent Assay )

Page 59: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

G E N O T E C A

filtro denitrcelulose

sondaradioativa

sacoplástico

filme

autoradiograma

cloneselecionado

PROPAGAÇÃO

infecção em

meio líquido

Seleção de clones recombinantes com soro de pacientes chagásicos

11 C L O N E S

S E L E C I O N A D O S

Page 60: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Imunoseleção de fagos recombinantes

Imuno análise por dot blot

LISADOS DE DIFERENTES FAGOS

RECOMBINANTES ADICIONADOS

SOBRE TAPETE DE E.COLI

TRANSFERÊNCIA PARA

FILTROS DE

NITROCELULOSE

SELEÇÃO COM

ANTICORPOS IMUNO

ESPECÍFICOS

DETECÇÃO DOS FAGOS

REATIVOS

TRANSFERÊNCIA DAS PROTEÍNAS

EXPRESSAS NA GENOTECA PARA

FILTROS DE NITROCULULOSE

SELEÇÃO COM

ANTICORPOS IMUNO

ESPECÍFICOS

DETECÇÃO DE CLONES

EXPRESSORES RECONHECIDOS

POR IMUNOGLOBULINAS

ACOPLADAS A PEROXIDASE

“Chagas Disease” Wendel e cols. (eds.) - 1992; Cap.10.2.4.

‘T.cruzi recombinant antigens for serodiagnosis.’ pp.207 - 218

Page 61: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

A - Chagásicos D - Toxoplasmose

B - Leishm. Cutânea E - Esquistossomose

C - Leishm. Visceral F - Malária

G - Normais

Reatividade de clones expressores com pool de

soros de pacientes com diferentes parasitoses

Clone H49

Page 62: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Produção e/ou Imunopurificação de AC

anti Proteína Recombinante

Antígeno

J. Clin. Microbiol., 1990; 28(3):519

H 49

36 kDa

S H C

Page 63: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

J. Clin. Microbiol., 1990; 28(3):519

Localização do antígeno H49 por Imunofluorescência

Cels HeLa

infectadas

48hs.

Cels HeLa

infectadas

72hs.

Page 64: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Localização do antígeno H49 por Imunoeletro microscopia

Citoesqueleto de: TCT META EPI

J. Clin. Microbiol., 1990; 28(3):519

Page 65: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Imunodetecção do antígeno H49 em cortes Histológicos

AC de

coelho

anti H49

AC de

coelho

anti GST

Page 66: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

ELISA com antígeno H49 recombinante

Par.Immun. 1994, 16(3):165

Norm. Crônico Agudo Cong. Malária Schist. Filária Leishm. Ot.Patg. H49 Ag. total

11 147 60 16 9 3 9 16 25 EPI

cut-off

OD

(49

2n

m)

- OP

- SHCCrn.

Comparação dos

resultados obtidos

pelo H49 recomb. e

ELISA convencional

Page 67: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Conclusão da performance do ELISA -H49

SENSIBILIDADE Fase Crônica - 84%

Fase Aguda - 58%

Congênito - 56%

ESPECIFICIDADE -- 100%

Ausência de reação cruzada com casos de leishmaniose

Parasit. Immunol., 1994; 16(3): 165

Soros Chagásicos do Brasil, Argentina, Uruguai e Venezuela

ANÁLISE COMPARATIVA POR ELISA

SENSIBILIDADE ESPECIFICIDADE

H49 100% 100%

EPI 100% 80%

Page 68: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Avaliação das proteínas recombinantes (mixELISA)

Antígenos

Soros

Chagásicos

Epi H49 JL7 A13 B13 JL8 1F8 Mix0

1

2

3

Ab

s I

gG

EAE Mix0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Antígenos

Soros de

Leishmaniose

Conclusões e Perspectivas• O uso de antígenos recombinantes isolados não é satisfatório.

• O mix de antígenos recombinantes não é satisfatório para o

diagnóstico de casos congênitos.

• O mix de antígenos recombinantes é bastante específico.

J.Clin.Microbiol. 37, 1554-1560, 1999

Page 69: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Tecnologia do DNA Recombinante

Soros

IMT

H49

B131F8

JL8

Repeat AAProtein kDa

ProdutoCaract.

H49 68 >300 citoesqueleto crônico

A13 no 230 ND agudo e cr.

B13 12 116-140 superfície crônico

JL8 14 >170 citoplasma crônico

1F8 no ND flagelo crônico

• Subclonagem em vetor pGEX.

• Expresso em fusão com Glutationa -S-transferase (GST).

• Purificado por cromatografia de afinidade com Glutationa -Agarose

Page 70: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Kit para Diagnóstico da Doença de Chagas Stat-Pak

Teste Imunocromatográfico

-+

Diag.Microbiol.Inf.Dis. 2003; 46:265-271

Page 71: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Avaliação do kit Chagas Stat-Pak

• Avaliação em 393 amostras (BR central - estudo cego)

Sensibilidade (98,5%)

Especificidade (94,8%)

• Avaliação em 352 amostras (4 países da Am.Latina)

Sensibilidade (100%)

Especificidade (98,6%)

200 - Chag.Cron. (8 a 69 anos)

150 - normais

43 - OP 9 LV, 10 LMC, 11 HCV3 HIV, 10 D.Autoimunes

279 - Chag.Cron. (IHA,IFI,ELISA)

73 - não chagásicos

Diag.Microbiol.Inf.Dis. 2003; 46:265-271

Page 72: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

vamos descansar...

Page 73: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...
Page 74: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...
Page 75: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Composição química dos ácidos Nucleícos

uracil

citosina

timinaPIRIMIDINA P U R I N A

NH2

guanina

adenina

3 BASES

NITROGENADAS

1 FOSFATOS

AÇÚCARES

(pentose)

RIBOSE

DESOXIRRIBOSEH

OH

2

Não hidrolisa

com NaOH

Page 76: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Composição química dos ácidos Nucleícos

C

C

T

T

3’

3’

5’

5’

G

G

A

A

PURINAS - A G

PIRIMIDINAS - C T U

A T

C G

Pontes de Hidrogênio

Hibridização

Estringência

5’

5’

5’

5’

5’ 5’

5’

5’

5’

5’

3’

3’3’

3’

3’

3’

3’

3’

3’

3’

70°C

80°C

85°C90°C

Propriedade físicas e químicas do DNA:

- Viscosidade

- Sedimentação em Gradiente de CsCl (+ CG, + denso)

- Denaturação: Química - pH< 4 ou >11 ( NaOH )

Física - Tm ( proporcional ao CG )

Page 77: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

dogma gentico

Dogma Central da Biologia Molecular

Page 78: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Lipídeos

Proteínas

Polissacarídeos

RNAs

DNAsin vitro

75 litros de Streptococcus

25mg extrato transformante

Oswald T. Avery, 1944

Identificação do material hereditário em bactérias

+Lipase

Protease

Amilase

Rnase

DNase

primeira demonstração que os genes eram compostos por DNA

Page 79: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

1- Ferramentas para Pesquisa Básica:

2- Diagnóstico: agentes de doenças infecto-parasitárias

- Produção em larga escala de proteínas recombinantes para kits de ELISA, etc.

- Sondas de DNA (hibridização e/ou PCR): diagnóstico de paternidade, aplicações

forenses, doenças genéticas, estudos antropológicos, arqueológicos e filogenéticos.

3- Produção de Vacinas: definição e pureza do antígeno, reprodutibilidade e custo de

produção.

4- Produção de Substâncias Biologicamente Ativas: uso terapêutico, como :insulina,

-interferon, fatorVIII de coagulação, hormônio de crescimento; VANTAGENS pureza

do fármaco, idêntico ao natural, custo de produção e reprodutibilidade.

5- Alteração das características animais e vegetais:- Produção de organismos trangênicos. a) melhores índices de produtividade (prod.

comercial), b) imunidade a doenças e pragas, c) melhor valor biológico (proteína

ricas em AA essenciais em vegetais), d) modelos de estudo em pesquisa.

- Terapia gênica.

Clonagem molecular: APLICAÇÕES

Page 80: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Sequenciadores automáticos

Como sequenciar um genoma inteiro ?? genoma humano tem 3 bilhões de pb

• Em 1990 500pb era obtido após 1 a 2 dias de longo esforço e concentração.....

• Hoje os métodos automáticos não usam o gel e sim colunas ou capilares

• O processo leva 2 a 3 horas com rendimento de 700 a 800 pb

• O grande avanço veio com o uso de ddNTPS fluorescentes e leitura pelo sensor

Page 81: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...
Page 82: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

1 - 4 gt11

5 - 16 clones recombinantes de T.cruzi

5 - clone H3; 7 - clone H49; 11 - clone A13

CHAGÁSICOS

CRÔNICOS

CHAGÁSICOS

AGUDOS

IgG

IgMExp.Parasitol., 1990, 71:284

Reatividade dos clones T.cruzi com

Anticorpos das classes IgM e IgG

Page 83: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Clonagem do DNA de interesse em vetor

especializado na expressão em larga escala

inserto

Page 84: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

ProteínaClonada

GST

Glutationa

Sefarose 4B

1 - Adc. extrato da Prot. de

fusão com GST

em GS4B

contaminantes

de E.coli

2 - Adc. Protease Específica

3 - Eluição da Proteína Clonada

Purificação da Proteína Expressa em fusão

com a GST

Cromatografia em Coluna

de Glutationa Sefarose 4B

Page 85: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Proteína

ClonadaGST

1- Adc. anticorpo anti-GST de cabra

2- Adc. anticorpo anti-cabra

conjugado com Peroxidase

3- Detecção da Proteína de

fusão em Western-blot

Par.Immun. 1994, 16(3):165

GST

SDS-PAGE (Coomasie blue) W.B. SHChag.

GST

H49

Clivagem

fator Xa

Análise de uma proteína recombinante de T.cruzi

Page 86: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

0

20

40

60

80

100Stat Pak

Sorol. Conv.

Avaliação do kit Chagas Stat-Pak

200 - Chag.Cron. (8 a 69 anos)

150 - normais

43 - OP 9 LV, 10 LMC, 11 HCV3 HIV, 10 D.Autoimunes

393 amostras brasileiras

Sensibilidade - 98,5%

Especificidade - 94,8%

98,5 100 9% 23%

Chagásicos Normais O. P.200 150 43

4% 0

Diag.Microbiol.Inf.Dis. 2003; 46:265-271

Page 87: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

0

20

40

60

80

100 Stat Pak

Sorol. Conv.

Avaliação do kit Chagas Stat-Pak

Hond. Venez. Bolv. Arg. H V B A157 40 10 72 47 5 11 10

Chagásicos Não Chagásicos

279 - Chag.Cron. (IHA,IFI,ELISA)

73 - não chagásicos

352 amostras 4 países

Sensibilidade - 100%

Especificidade - 98,6%

100% 10%

0% 0% 0% 0%

Diag.Microbiol.Inf.Dis. 2003; 46:265-271

Page 88: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Avaliação do kit Chagas Stat-Pak

Discussão:

ESPECIFICIDADE - de 19 soros de LV e LMC, 2 (10,5%) reagiram no

Stat Pak; contra 10 (52%) na Sorologia Convencional.

Variabilidade do T.cruzi X Características imunogênicas do hospedeiro.

Alta sensibilidade e Especificidade em zonas endêmicas ( T.cruzi I e II ).

OMS recomenda ao menos dois testes em paralelo para se obter 98%

Stat Pak é rápido (15 minutos), avaliado a olho nu, fácil manipulação (não

requer aparelhagem alguma), pode ser estocado a temp. ambiente,

reação fica no cassete podendo ser reavaliada posteriormente.

Recomendado para trabalhos de campo.

Diag.Microbiol.Inf.Dis. 2003; 46:265-271

Page 89: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Composição química dos ácidos Nucleícos

uracil

citosina

timinaPIRIMIDINA P U R I N A

NH2

guanina

adenina

3 BASES

NITROGENADAS

1 FOSFATOS

AÇÚCARES

(pentose)

RIBOSE

DESOXIRRIBOSEH

OH

2

Não hidrolisa

com NaOH

Page 90: Aplicação das Técnicas de Biologia Molecular no ...

Anelamento do iniciador de Oligo dT

Cópia do DNA com

Transcriptase Reversa

Tratamento

com NaOH

DNA Polimerase

S1 Nuclease

Produção do DNA complementar (DNA-c)

Seqüências de DNA que estão sendo

transcritas em RNA (genes).

Genes específicos de uma determinada

fase evolutiva do organismo.

Genes freqüentemente transcritos.

Introns são removidos através do RNA

‘splicing’ que ocorre durante a

formação do RNAm.

Seqüenciais de DNA não transcritas

(espaçadores, regiões inter e intra

gênicas) não são obtidas em uma

genoteca de cDNA